quinta-feira, 31 de janeiro de 2013

Estaca(s) e Sapata sem Contacto Fisico. Fundações Tipo Estapata.

Trata-se de um outro tipo de fundação que utiliza simultaneamente sapatas e estacas.

A semelhança entre esses dois tipos de fundações é, porém, apenas aparente. No projeto de  uma fundação tipo Estapata é feita a previsão dos recalques das sapatas, por exemplo 20mm. É cravada estaca no local da sapata e deixa-se sobre a mesma um disco de isopor de espessura igual à do recalque calculado, Esse disco impede o contato físico entre a estaca c a sapata. Contato físico somente virá a ocorrer caso o recalque supere o calculado. Nesse caso, e somente nesse caso, a estaca passará a atuar, como que freando a evolução do recalque.

Na Fig. 8.24 é apresentada de forma esquemãtica uma fundação tipo Estapata.

A vantagem desse tipo de fundação sobre as fundações rasas convencionais é a garantia que recalques muito maiores do que os previstos nào irão ocorrer.

A Estapata. Apud do Vai (1995)
Fig. 8.24 - A Estapata. Apud do Vai (1995)

segunda-feira, 28 de janeiro de 2013

Processo Simplificado para o Dimensionamento de Fundação tipo Estaca-T .

De uma forma simplificada, porém suficientemente correta para ser utilizada com sucesso na  prática da engenharia, essa fundação pode ser dimensionada como segue:

I - Com base no SPT-T ou em outro ensaio  qual - quer julgado adequado, é feita a avaliação da capacidade de carga da estaca convencional .

II - Admite-se, a favor da segurança, que 70% dessa capacidade de carga seja mobilizada para  recalque de seu topo dc 15 a 20mm.
 
III - Tipicamente uma estaca (ou eventualmente mais de uma) é selecionada c seu topo é projetado como um misto de bloco de coroamento e fundação rasa. A carga líquida a ser suportada pelo topo é admitida igual a carga nominal do pilar menos a carga suportada pela (s)  estaca (s), aproximadamente 70% de sua carga de ruptura.

sexta-feira, 25 de janeiro de 2013

Estaca e Sapata com Contacto Físico. Fundações Tipo Estaca-T .

Essas fundações sào formadas a partir dc um  elemento vertical único, cm geral um fuste dc estaca de concreto armado e de um elemento horizontal , designado por topo, normalment e concretado na obra. A ligação entre o elemento horizontal e o vertical é feita de modo tal que.  idealmente, apenas esforços verticais dc compressão sejam transferidos ao elemento vertical (estaca  convencional). O elemento horizontal simplesmente se apóia sobre a cabeça do elemento vertical, sem que haja qualquer tipo de engastamento. Esforços horizontais e momentos fletorcs sào pois  transferidos diretamente ao solo pelo topo. Na Figura 8.23 é apresentada dc forma esquemáties uma fundação tipo Estaca-T.

 A Estaca-T
Fig. 8.23 - A Estaca-T

A conceituaçào de segurança é totalmente diversa da utilizada para estacas isoladas. Contrariamente ao caso dessas últimas, onde a ruptura frágil é a regra geral, a fundação tipo Estaca-T é. praticamente, impossível dc sofrer ruptura por plastifícação do solo (ruptura geotécnica) . Se a carga aplicada à estaca atingir valores superiores dos previstos o que irá ocorrer será apenas um  recalque adicional , de proporção relativamente moderada, jamais uma ruptura plena.

Análises numéricas assim como de casos de obras indicam que para fundações bem projetadas, a carga de trabalho do elemento vertical corresponderá a cerca de 80% de sua carga última, determinada
da maneira tradicional. O maior cuidado nesses casos é garantir-se que a carga transferida ao element o vertica l não irá supera r sua carga admissível estrutural. Dai o fato de dar-se preferência a elementos verticais de elevada resistência estrutural. Ao contrário das estacas convencionais onde o solo é, via de regra, o elo mais fraco da coriente, aqui o risco maior seria de o elemento vertical vir a receber cargas muito superiores às previstas e assim sc tornar o elemento mais vulnerável do conjunto.

Um bom projeto avaliará a carga "máxima maximôrum" possível de ser transferida ao elemento vertical e o dimensionará estruturalmente para esse nível de solicitação. Os controles rotineiramente disponíveis no caso de estacas pré-molda-das cravadas, tais como medidas de repique, medidas com o PDA (Pile Driving Analyser) e as provas de carga dinâmicas, poderão ser acionados para uma verificação de campo da capacidade de carga geotécnica do elemento vertical.

O requisito básico para o sucesso desse novo tipo de fundação é que o terreno sob o topo tenha características de resistência e de compressibilidade superiores a um certo mínimo. De uma maneira geral, solos com valores dc N ( . (N equivalente do SPT-T) iguais ou superiores a cerca de seis. permitem a utilização vantajosa desse tipo de fundação.

segunda-feira, 21 de janeiro de 2013

Fundaçõe s Mistas: Tipos, Fundações Basicamente Profundas, Fundações Basicamente Rasas.

Introdução
Nos projetos convencionais de fundações profundas, como se sabe, a contribuição dos blocos na transferência das cargas ao solo tem sido totalmente desprezada.

A idéia de se levar em conta a contribuição dos blocos nos projetos de fundações por estacas foi
proposta pela primeira vez, há 30 anos, por Kishida c Mcyerhof (1965).

As primeiras análises racionais desse tipo de fundação foram feitas por Poulos (1968). 1 loje em dia,  esse tipo de fundação vem tendo crescente aceitação em todo o mundo diante das suas características extremamente atraentes de segurança, econo- mia e rapidez. Isso nào significa que nào haja ainda uma certa desconfiança quanto ao funcionamonto desse sistema, principalmente pela pouca  divulgação de seus princípios de funcionamento.

Porém, "contra factus non valit argumentum", como diziam os antigos romanos, ou seja, "contra fatos não valem argumentos". O edifício mais alto da Europa, o Messe Turn, com 250,0 m de altura, cuja construção terminou em Frankfurt há cerca de cinco anos, tem suas fundações cons-tituídas por "radiers" estaqueados, onde as cargas estruturais sào distribuídas ao solo tanto pe-las estacas quanto pelo "radier".

Os edifícios mais altos do mundo, com 450 11 1 de altura, atualmente em fase final de construção em Kuala Lumpur, Malásia, têm também suas fundações constituídas por "radiers" estaqueados.

Tipos de Fundações Mistas
Designa-se aqui por fundações mistas aquelas compostas por dois elementos, um vertical e um horizontal. A transferência «.Ias cargas estruturais ao solo se faz por três maneiras: ao longo do fuste e da ponta do elemento vertical como nas estacas convencionais e também pelo seu topo, como nas fundações rasas. Em função da proporção das cargas transferidas por cada elemento, duas situações típicas sào definidas.

Fundações Basicamente Profundas
Diante das características do terreno, as fundações sào projetadas basicamente em estacas. Nào se despreza porém a contribuição do elemento horizontal. o que faz com que o número total de estacas possa vir a ser reduzido. Essa redução é tipicamente de 20 a 40%.

A rigidez do conjunto, entretanto, pouco difere da rigidez do grupo de estacas.

Fundações Basicamente Rasas
O terreno superficial é de qualidade razoavelmente boa, sendo os coeficientes de segurança de  fundações rasas perante a ruptura do solo plenamente satisfatórios. Porém, ou por motivo de espaço físico para a implantação das sapatas ou por  receio tle que os recalques totais e/ou diferenciais possam vir a ser elevados, algumas poucas estacas sào colocadas sob o "radier" ou sob as sapatas (elementos horizontais), com o objetivo único da redução dos recalques.

Nesses casos, o número tle estacas a ser utilizado é pequeno, tipicamente três a quatro vezes menor do que o correspondente à alternativa em fundação profunda convencional , ou seja, as reduções sào da ordem tle 6*> a 7S%.

A rigidez da fundação é nesses casos substancialmente aumentada.

quinta-feira, 17 de janeiro de 2013

CONTROLE DE EXECUÇÃO DE SAPATAS.

O controle de execução de sapatas consiste essencialmente em fazer com que as sapatas sejam apoiadas sobre o solo previsto em projeto.

Para tanto, é sempre conveniente que a escavação das sapatas se inicie nas imediações de uma  sondagem, para permitir a comparação "in loco"  do previsto com o real. Nesta fase inicial se esclarecerá também eventual variabilidade nas características do solo de apoio, visando estabelecer níveis que permitam o escalonamento entre sapatas apoiadas cm cotas diferentes. No caso de sapatas apoiadas cm solo, o escalonamento será feito conforme a Figura 7.59.



Escalonamento de sapatas
Fig. 7.59 - Escalonamento de sapatas




As cavas de cada sapata serão inspecionadas uma  a uma, sendo conveniente o emprego de um  "penetrômetro" (barra de aço de 12,5mm) para  testar a uniformidade do solo de apoio. 


Na inspeção, se dará especial atenção à eventual ocorrência dc poços, fossas, ou buracos de  formigueiros, a exigir um tratamento adequado.

Poços e fossas deverão ser limpos e preenchidos com concreto magro. Alternativamente poderão
ser injetados com calda de cimento, ou uma mistura ternária adequada (solo + cimento + água).

Aprovado o solo de apoio, a sapata será limpa para receber o lastro de concreto magro, nào sen- do aceitável um lastro de pedra britada. A sapata  poderá entào ser executada.

segunda-feira, 14 de janeiro de 2013

FUNDAÇÕES RASAS: Recalques Imediatos ou Elásticos

Na estimativa dos recalques imediatos devem ser levadas em consideração os seguintes fatores: rigidez, forma e profundidade dc apoio de sapata e a espessura da camada deformável. A consideração de  semi-espaço infinito deformável, que nào ocorre na  prática, leva a estimativas exageradas do recalque.

A seguir sào apresentadas formulações para o cálculo de recalques considerando as fatores menc.ona-
dos acima e em função do módulo de deformabilidade do solo (E), o qual será comentado adiante.

Será adotada a seguinte simbologia, conforme  mostrado na Figura 7.42:




Nomenclatura para as fórmulas de cálcu.o de recalques imediatos
Fig. 7.42- Nomenclatura para as fórmulas de cálcu.o
de recalques imediatos

a) Placas flexíveis
• Recalque de placa retangular apoiada à superfície de um semi-espaço infinito, Giroud (1968)
O fator de influência I é apresentado em gráfico na Figura 7.43 (a) para os recalques dos pontos indicados.
O valor de Im corresponde ao recalque médio da  placa flexível.

• Recalque de placa retangular apoiada à profundidade c de um semi-espaço infinito, Groth  e Chapman (1969)

Fatores de influência para o cálculo de recalques de placa flexível. Placa retangular (a), (b), (c) - placa circular (d). (e) e (f)
Fig. 7.43 - Fatores de influência para o cálculo de recalques de placa flexível. Placa retangular (a), (b), (c) - placa
circular (d). (e) e (f)








O fator de influência I é apresentado em gráfico na Figura 7.43 (b) , corresponde ao recalque de  um dos vértices do retângulo.

• Recalque de placa retangular apoiada à superfície de camada de espessura finita, Sovinc (1961)

O fator de influência I é apresentado em gráficona Figura 7.43 (c ) e é correspondente ao centro e ao vértice do retângulo.

• Recalque de placa circular flexível apoiada à  superfície de semi-espaço infinito-Alilvin e  Ulery (1962)


Os fatores de influência I sào apresentados na Figura 7.43 (d) correspondentes aos pontos situados ao longo do raio do círculo

• Recalque de placa circular flexível apoiada à pro- fundidade c de semi-espaço infinito, Nishida (1966)



Os fatores de influência I para o centro e para o bordo da placa circular sào apresentados na Figura 7.43 (e)

• Recalque de placa circular flexível apoiada à superfície de camada de espessura finita, Milovic (1970)

Os fatores de influência I sào apresentados na  Figura 7.43 (f) relativos ao centro e ao bordo de
placa circular e para μ= 0,3 e 0,45.


b) - Placas Rígidas
Nas placas rígidas o recalque é uniforme.
• Recalque de placa retangular apoiada à superfície de semi-espaço infinito, Whitman e Richart (1967)


O fator de influência é apresentado no gráfico à  Figura 7.44(g) , em funçào da relação L/B.

• Recalque cie placa retangular apoiada à pro- fundidade e de semi-espaço semi-infinito-Buttcrfield í Banerjee (1971)

O fator de influência, para μ=0,3 e 0,5, é apresentado no gráfico da Figura 7.44 (h).

• Recalque de placa retangular apoiada à superfície de camada de espessura finita, Sovinc (1969)

Os fatores de influência I sào apresentados na  Figura 7.44 (i), correspondente a μ=0,5.

• Recalque de placa circular rígida apoiada à profundidade c de scmi-cspaço infinito, Butterfield  e Banerjee (1971)

Os fatores de influência, para m=0,3 e 0,5, sào apresentados cm gráfico na Figura 7.44 (j )

• Recalque de placa circular apoiada à superfície de camada de espessura finita, Poulos (1968)

Os fatores de influência sào apresentados em gráfico na Figura 7.44 (1), para n - 0,4 e 0,5.

quinta-feira, 10 de janeiro de 2013

RECALQUES DE FUNDAÇÕES RASAS.

Introdução
Neste parágrafo serão analisados os métodos disponíveis para a estimativa de recalques de fundações rasas.

Em muitos problemas práticos, quando sc aplicam tensões no maciço ocorrem deformações cisalliantcs
ou de distorção que causam deslocamentos verticais da fundação. Se as tensões cisalhantcs induzidas são
pequenas quando comparadas com a resistência ao cisalhamento do solo, as tensões cisalhantcs sento apro-
ximadamente proporcionais ãs deformações cisalhantes ocorrendo, então, deformações com mudança de forma sem diminuição de volume do solo. Esse recalque que ocorre quase que simultaneamente com a aplicação da carga é denominado de recalque imediato, ou inicial, ou elástico, uma vez que a sua grandeza é estimada com base na Teoria da Elasticidade.

Outra parcela dc recalque decorre de deformações volumétricas ou por adensamento, com diminuição do índice de vazios do solo, e é denominado de recalque primário. No caso das argilas saturadas esse adensamento decorre da dissipaçào gradual das sobrepressões neutras induzidas pelo carregamento da fundação.

Após decorrido um tempo suficiente para que as sobrepressões neutras se aproximem de zero, a argila
continua a diminuir de volume, fenômeno este denominado de compressão secundária ou secular, o qual se processa linearmente com o logarítmo do tempo.

A evolaçãc dos recalques de uma sapata de fundação com o tempo é ilustrada qualitativamente na Figun: 7.-11 - O recalque total da fundação será a soma dos recalques ir.icial, por adensamento e secular:

Nos casos onde as sapatas se apoiam diretamente em solos densos e resistentes predominam as deformações imediatas. No caso da existência de argilas moles profundas em relação â cota de apoio da fundaçào, ou no caso dc aterros lançados sobre solos compressíveis, há predominância dos recalques por adensamento. A parcela de recalque secular 6 importante no caso dos solos orgânicos e turfosos. 

Evolução do recalque com o tempo
Fig. 7.41 - Evolução do recalque com o tempo


segunda-feira, 7 de janeiro de 2013

Tensões Despertadas por Uma Fundação.

Como a fundação de um edifício é composta  por um conjunto de sapatas ou por grupos de  estacas, os bulbos de tensões das sapatas ou do  grupo de estacas se sobrepõe sendo, portanto, necessário o cálculo das resultantes dessas tensões na camada de interesse, para então poderse calcular os recalques do edifício.

No caso de fundações por sapatas as tensões resultantes num ponto podem ser calculadas pelo
ábac o de setore s do anel desenvolvido por  Newmark (1940) com base na fórmula de Love  (equação 7.5.19). O ábaco é obtido pela divisão  de um anel, carregado uniformemente por uma tensão q , o qual é dividido em pequenos setores de anel . A tensão final é calculada por:


sendo n o número de setores de anel abrangidos  pelas várias sapatas e ΔIs o "passo" do ábaco. A  construção do ábaco pode ser obtida em Mello e  Teixeira (1960) .

Quando a camada compressível se situar em profundidades superiores a três vezes a dimensão  da maior sapata pode-se calcular a resultante das  tensões tomando a carga do pilar como pontual e  aplicando-se a fórmula de Boussinesq (equação  7.5.1) ou de Westergaard (equação 7.5.6).


quinta-feira, 3 de janeiro de 2013

DISTRIBUIÇÃO DE TENSÕES.

A aplicação dc uma carga à superfície horizontal  de um sólido desperta na sua massa um campo de  tensões (verticais, radiais, tangenciais e cisalhantcs)  cujas intensidades, intuitivamente, diminuem à medida que se afasta do ponto de aplicação da carga.

Essas tensões são calculadas a partir de equações da Teoria da Elasticidade, nas quais a hipótese fundamental é a existência de uma relação constante entre as tensões e as deformações decorrentes. Outras hipóteses consideradas são: o meio é  homogêneo (ou seja. suas proporiedades sào constantes de ponto para ponto) e isotrópico (ou seja,  suas propriedades são as mesmas em cada direção que passa pelo ponto considerado).

As fórmulas da Teoria da Elasticidade sào aplicáveis a problemas de solos e fundações desde que  as tensões cisalhantcs induzidas pela aplicação de  cargas externas sejam de intensidade reduzida e  estejam longe das tensões de rutura admitindo-se,  portanto, com esta condição, a proporcionalidade  entre tensões e deformações nos solos.

Nas deduções das fórmulas da Teoria da Elasticidade assume-se que o peso específico (g) do meio é zero, de modo que para a obtenção das  tensões totais no meio elástico dever-se-á adicionar as tensões verticais e horizontais devidas ao peso de solo, a saber:


onde K0, é o coeficiente de pressão lateral em repouso.
Fig. 7.2 3 - Tensões no semi-espaço infinito devido à  carga puntiforme

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